专利名称：多功能仪表的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力监控系统技术领域的装置，具体是一种多功能仪表。
背景技术：
由于智能多功能主要应 用于电力系统、工矿企业、石油化工、钢铁冶金、公共设施、智能建筑等自动化水平要求较高的电力监控需求而设计。因此微小的计量误差会对电能计费、结算产生较大影响，又因各地区因使用场合、负荷特性、管理模式等不同而各异。但其核心是主控芯片及计量电路，重点解决电能计量、费率与时段控制的高准确性、稳定性及可靠性，并力求各功能的模块化设计及通信规约的兼容性设计。智能多功能仪表中，部分数据量(电能量)需要仪表停电后继续保存。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN202421387，
公开日2012_9_5，记载了一种多功能数字化电力仪表，包括微处理单元、信号采集输入单元、显示单元、控制输入单元、通讯单元、失电保护单元。但该现有技术是按一定间隔定时将数据保存到EEPROM等存储个质中，其缺点=EEPROM等存储个质有写入次数的限制，为长期使用需要拉大保存间隔，这样就会造成掉电时部分数据丢失。

发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多功能仪表，能够实现及时的数据保存，集电量测量、能量累计、电力品质分析、遥控、遥信等功能于一体。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括:中央处理模块、模拟量采集模块、计量模块、LED驱动控制模块、通信模块、带有隔离电路的开关量采集电路和开关量输出模块，其中:模拟量采集模块采集监控终端的电流和电压模拟信号并输出至计量模块，计量模块通过模数转换生成电流和电压数字信号并输出至中央处理模块的输入端，中央处理模块根据电流和电压数字信号进行电力品质分析后分别输出分析结果信息至计算单元及控制单元，输出控制触发信号至LED驱动控制模块，输出差分信号至通信模块，开关量采集电路将外部的分合状态通过光耦隔离转换成高电平和低电平信号并输入到中央处理模块，经中央处理模块内部处理后的脉冲信号输出至开关量输出模块。所述的中央处理模块包括:总线接口单元、计算单元、控制单元和存储单元，其中:总线接口单元的第一输入端与计量模块相连并接收电流和电压数字信号，总线接口单元经过对电流和电压数字信号的解析后输出数字信息至计算单元，总线接口单元的第二输入端与数据掉电自保存电路相连并在装置失电时接收电流和电压数字信号并传输至存储单元，存储单元与计算单元相连并输出电流和电压数字信号，计算单元根据数字信息进行电力品质分析并输出分析结果至控制单元，控制单元根据分析结果进行指令集匹配生成控制触发信号，并分别通过总线接口单元将分析结果输出至通信模块，通过总线接口单元将控制触发信号输出至LED驱动控制模块，输出差分信号至通信模块。所述的电力品质分析具体是指:读取存储单元中的电流和电压信号，对其进行半波积分计算、采样求和后乘以3/32，采用傅立叶算法:
权利要求
1.一种多功能仪表，其特征在于，包括:中央处理模块、模拟量采集模块、计量模块、LED驱动控制模块、通信模块、带有隔离电路的开关量采集电路和开关量输出模块，其中:模拟量采集模块采集监控终端的电流和电压模拟信号并输出至计量模块，计量模块通过模数转换生成电流和电压数字信号并输出至中央处理模块的输入端，中央处理模块根据电流和电压数字信号进行电力品质分析后分别输出分析结果信息至计算单元及控制单元，输出控制触发信号至LED驱动控制模块，输出差分信号至通信模块，开关量采集电路将外部的分合状态通过光耦隔离转换成高电平和低电平信号并输入到中央处理模块，经中央处理模块内部处理后的脉冲信号输出至开关量输出模块； 所述的中央处理模块的输入端设有数据掉电自保存电路，该数据掉电自保存电路包括:三个二极管、三个电阻、一个法拉电容和一个三极管，其中:第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻和第三二极管依次串联，三极管的基极连接于第一电阻和第二电阻之间，发射极分别与第三电阻的一端和第四电阻的一端相连，三极管的集电极和第二二极管的阴极分别与中央处理模块的备用输入端相连以传输失电时电压和电流的数字信息，第四电阻的另一端与第一二极管的阳极均连接电压端，第三电阻的另一端和第三二极管的阴极均接地，法拉电容一端连接于第一二极管和第二二极管之间，另一端接地； 所述的电力品质分析具体是指:读取存储单元中的电流和电压信号，对其进行半波积分计算、采样求和后乘以3/32，采用傅立叶算法
2.根据权利要求1所述的多功能仪表，其特征是，所述的通信模块包括:通讯电路和与其相连的隔离电路，其中:通讯电路接收中央处理模块输出的差分信号，经过隔离电路对其进行滤波抗干扰处理，并输出经过处理的差分信号。
3.根据权利要求2所述的多功能仪表，其特征是，所述的通讯电路包括:通讯控制单元、两个光电耦合器、若干贴片电阻和贴片电容，其中:通讯控制单元的数据发送端与第一光电耦合器的第四端口相连，数据接收端串联第一贴片电阻和第二光电耦合器的第二端口，接地端与和第一光电耦合器的第三端口相连，电源端与接地端之间连接第一贴片电容，触发端连接第二贴片电阻，数据发送端和数据接收端分别与中央处理模块输入端相连，第一光电耦合器的第一端口连接电压源，第二端口连接第三贴片电阻，第四端口连接一端接电源的第五贴片电阻，第二光电耦合器的第一端口连接电源，第四端口连接第四贴片电阻，第一光电耦合器第三端口与隔离电路相连。
4.根据权利要求2所述的多功能仪表，其特征是，所述的隔离电路包括:电源控制单元、贴片电容和钽电容，其中:电源控制单元的电源端与接地端之间、正电压端与零电压端之间分别并联第二贴片电容和第一钽电容；电源控制单元的零电压端与通讯电路相连。
5.根据权利要求1所述的多功能仪表，其特征是，所述的LED驱动控制模块包括:驱动控制单元、若干贴片电阻、一个贴片电容和一个钽电容，其中:驱动控制单元的串行接口分别连接一端接电源的第六贴片电阻和一端接地的第三贴片电容，电源端连接第四贴片电阻和第二钽电容的并联电路，串行接口分别与中央处理模块相连。
6.根据权利要求5所述的多功能仪表，其特征是，所述的驱动控制单元包括:数字接口单元以及分别与其相连的数据锁存器和LED高压驱动电路，其中:数字接口单元的输入端与中央处理模块相连并接收运算结果信息和控制触发信号，运算结果信息传输至数据锁存器，控制触发信号传输至LED高压驱动电路，该电路触发与其相连的数据锁存器并将储存于数据锁存器的运算结果信息由数字接口单元的输出端输出至外接LED显示器。
7.根据权利要求1所述的多功能仪表，其特征是，所述的中央处理模块包括:总线接口单元、计算单元、控制单元和存储单元，其中:总线接口单元的第一输入端与计量模块相连并接收电流和电压数字信号，总线接口单元经过对电流和电压数字信号的解析后输出数字信息至计算单元，总线接口单元的第二输入端与数据掉电自保存电路相连并在装置失电时接收电流和电压数字信号并传输至存储单元，存储单元与计算单元相连并输出电流和电压数字信号，计算单元根据数字信息进行电力品质分析并输出分析结果至控制单元，控制单元根据分析结果进行指令集匹配生成控制触发信号，并分别通过总线接口单元将分析结果输出至通信模块，通过总线接口单元将控制触发信号输出至LED驱动控制模块，输出差分信号至通信模块。
8.根据权利要求1所述的多功能仪表，其特征是，所述的计量模块包括:数字信号处理单元和通信接口，其中:数字信息处理单元接收模拟量采集模块采集的电压、电流的模拟信号生成电压有 效值、电流有效值并由通信接口传输至中央处理模块。
全文摘要
一种电力监控技术领域的多功能仪表，包括中央处理模块、模拟量采集模块、计量模块、LED驱动控制模块、通信模块、带有隔离电路的开关量采集电路和开关量输出模块，模拟量采集模块采集监控终端的电流和电压模拟信号并输出至计量模块，计量模块通过模数转换生成电流和电压数字信号并输出至中央处理模块的输入端，中央处理模块根据电流和电压数字信号进行电力品质分析后分别输出分析结果信息至计算单元及控制单元，输出控制触发信号至LED驱动控制模块，输出差分信号至通信模块，开关量采集电路将外部的分合状态通过光耦隔离转换成高电平和低电平信号并输入到中央处理模块，经中央处理模块内部处理后的脉冲信号输出至开关量输出模块。本发明能够实现及时的数据保存，集电量测量、能量累计、电力品质分析、遥控、遥信等功能于一体。
文档编号G01R22/10GK103235215SQ20131011950
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者张炜, 刘浩洋, 周艳艳, 郭伟, 王雪清 申请人:上海久创电气自动化设备有限公司